鼓型增壓器,讓你的小摩托釋放洪荒之力

類別: 新奇

鼓型增壓器,讓你的小摩托釋放洪荒之力

如何從有限的引擎容積裡,榨取更多的能量和動力呢?比較簡單的是給進氣口增壓。增壓的空氣有更多的質量,混進更多的燃料,每次爆燃的時候就有更多的能量釋放。兩種比較常用的是渦輪增壓和機械增壓,還有在一些賽車上面的靠速度的衝壓。前兩種大家都比較熟悉,都是用增壓葉片去給空氣做機械功。機械增壓是通過曲軸直接從發動機裡抽取一小部分動力,帶動增壓葉片進氣。渦輪增壓則不一樣,不用從發動機輸出功率裡汲取動力,而是從排氣口汲取本身就浪費的廢氣動力,再帶動進氣增壓葉片加壓。所以相比起來,渦輪增壓的效率更高。

但是兩種增壓方法在四輪車上用的比較多,在摩托車上就用的很少了。第一是機械結構很複雜,所以製造起來很貴,不大適合本身價格相對低廉的摩托車。第二是需要的空間很多,在一些大的,旅行用摩托車上不是問題。可更多的摩托車本身體型就很小,發動機都暴露在外面,裝增壓葉片就很不合適。

所以到現在,上面上能買到的摩托車裡,帶有增壓器的就只有引發尖叫無數的川崎H2。加了增壓器肯定爽,當然價格也是蹭蹭往上漲。一輛川崎H2的價格是兩部超級摩托賽車的價格。

因此,如何能給摩托車加增壓器,還不會過度增加價格呢?

義大利的Alter Ego公司,發明了一個沒有活動零件的,類似鼓面的增壓器。因為沒有活動零件,整個結構非常簡單,容易維護,而且便宜。因為是鼓型,所以可以設計地很扁,非常容易裝在摩托車這樣小型機動車上。

鼓型增壓器,讓你的小摩托釋放洪荒之力

類似渦輪增壓的原理,這個鼓型增壓器借用了排氣管的浪費能量,用來加壓進氣口氣壓。但和機械增壓不一樣的是,這裡沒有用到增壓葉片,或者螺旋增壓桿,而是隻用一片金屬薄膜。這個薄膜可不簡單,因為它非常巧妙運用了摩托車引擎最討人厭的一個特性:聲浪。

發動機做功後,高壓廢氣從汽缸裡排出,如果沒有消音器就是一串串聲波往外衝,是脈衝形式的。聲波是機械波,可以推動薄膜,比如耳膜的前後運動。缸數少的摩托車,比如一般單缸或者兩缸的摩托車佔大多數。缸數少了,每次排氣中間的間隔就很大。間隔大了之後,如果低於人耳朵能分辨的最低頻率,一般是20Hz左右,就會產生討人嫌的“突突”聲。這些摩托車開起來老遠就能辨認出來,就是衝著這些突突聲。四缸以上的汽車,在低轉速的時候也會發出類似的突突聲,不過等轉速高了,或者缸數多了,類似的聲音就可以通過排氣管的扭曲設計重新分配,平攤到一個聲音裡。

這個鼓型增壓器的原理就是利用這些突突聲。類似渦輪增壓器,這個鼓型增壓器也有兩邊,一邊是接排氣,一邊接進氣。薄膜朝排氣的一邊是個錘形。當排氣的聲波衝到薄膜,錘形的薄膜向進氣方向形變,擠壓進氣艙的空間,給進氣艙裡的空氣加壓。擠壓進氣艙後,鼓膜隨著材料彈性回到原來錘形的結構,再把廢氣推到消音器或者催化器裡。另一方面,經過加壓的以高壓的方式進入氣缸,混合燃油,點燃,排氣,推鼓膜,鼓膜形變,擠壓進氣艙,進氣艙加壓,進氣。如此迴圈。這說的簡單,可材料的彈性還有形狀都會限制薄膜的共振頻率和慣性,故做到現在這個階段是一點點除錯過來的。

鼓型增壓器,讓你的小摩托釋放洪荒之力
鼓膜原狀,沒有形變,排氣聲波專遞過來

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排氣聲波鼓膜壓縮,進氣艙加壓

看起來這個鼓膜沒有多大的工作效率?其實單層鼓膜能把進氣加壓0.3個bar,差不多是4.35 Psi;雙層鼓膜結構能加壓0.6個 bar。相對的,扭力和馬力都能提升差不多25%左右。想想川崎H2的渦輪增壓鞥加壓1.41個Bar,這0.6似乎不是很有可比性嘛。話又說回來,對於一個只有一片薄膜作為主要動作的增壓器,價格只有最便宜的渦輪的1/10,再加上安裝簡單,維護方便,0.6Bar已經物超所值了好嗎。

任何事情有利就有弊,鼓型增壓器最大的一個問題,就是需要足夠的排氣聲波去推動,但是不能過量。能裝上的最小引擎是250cc的,用一個220mm的鼓膜。如果上升到400cc,就需要270mm的鼓膜。這樣,增壓器對於引擎就很挑,容量太高太低都不行。

另外一點,就是每個汽缸只能配一個鼓型增壓器。單汽缸摩托車倒不介意,汽缸稍微多一點,就很麻煩了(滿滿一身圓形東西,和章魚似的,還不好下腳)。道理很簡單,聲波和聲波之間要有足夠的空隙給薄膜彈回。而且擠壓的時間要剛剛好和進氣閥的開啟時間相匹配,不然花力氣加壓的空氣就從空氣過濾器裡跑外面了。兩個汽缸就不會有足夠的空隙,而且難保證加壓和進氣能匹配上。

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綜上所述,目前鼓型增壓器能做到最大的,是給800cc的V twin摩托車。在做測試的時候,用的是KTM RC390,單缸370cc。公司往這個摩托車上加了兩個單薄膜增壓器。在沒有調教引擎和增壓器的情況下,這輛車的馬力和扭矩增加了15%,而且扭力輸出更加平順。稍微調教一點發動機點火時序,扭矩有25%的提高。

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按照Alter Ego的話,安裝增壓器也很方便。隨便找一個靠譜的摩托車店,卸下原裝的排氣,裝上廠家新的排氣管,接上增壓器,接上新的進氣過濾盒,就行了。如果有需要,可能調整一下點火時序和噴油量,基本都能有很滿意的效果。

相對於四條輪子的發動機技術,兩條輪子的發動機技術這幾十年來提高不多。也許Alter Ego的產品能在未來幾年,為摩托車和小排量引擎的技術帶來一次飛躍。

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